CN108883245B - 防止流生成系统中的交叉污染的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了防止单支路呼吸机中的交叉污染的系统。在一个实施方式中，系统包括通过气流回路同轴连接至加湿器、第一止逆阀和患者接口的气流发生器。控制器电联接至气流发生器，以及套筒在加湿器下游的第一点和患者接口上游的第二点之间连接至气流回路。套筒包括细菌过滤器和第一止逆阀。还描述了防止单支路呼吸机中的交叉污染的方法和提供流过单支路呼吸机的气态流的方法。

Description

防止流生成系统中的交叉污染的系统和方法
相关申请的交叉引证
本申请要求2016年1月28日提交的美国临时申请号62/288,058的优先权，通过引证将其全部结合于此。
背景技术
通常可以将流生成系统描述为生成气态流的系统，气态流例如是气流或环境气体(ambient air)和氧气的共混物。呼吸机是流生成系统的一个实例。呼吸机是向患者的气道递送气体的流如氧气和环境气体的共混物以辅助或替代患者的呼吸的一台医疗设备。大部分的呼吸机递送氧气和空气的共混物使得患者接收大于环境气体的氧浓度的目标氧浓度。通常，呼吸机利用用于患者接口(interface)(例如连接到柔性管的面罩或吹口)的单次使用或可重复使用的可任意处理的(disposable)组件和在一段时间内在不同患者之间使用的不可任意处理的(non-disposable)资产设备(例如气泵、传感器、控制器模块、加湿器等)的组合。患者接口可以是例如吹口、面罩(全脸面罩(full mask)、鼻、枕垫、全面罩(totalmask)或这些的组合)、气管内导管或气管造口管。
尽管存在目前在本领域中使用的各种呼吸机设计，但是大部分常规设计会落入单支路(single-limb)或双支路种类中的任一种。单支路呼吸机通常具有不同的构造。在某些类型的单支路构造中，没有“活跃的”呼气阀。反而，在患者连接件(connection)处或附近的孔(或多个孔)用作“被动”呼气阀。然而，在该构造中，由于一个或多个孔没有大至足够处理整个呼气流，所以一些呼出的流返回到设备中。在急诊单支路回路中，还将单个管用于吸气和呼气。通常，接近患者的吹口的管的一部分安装有呼气阀，其根据由系统测量的压力和/或流信号打开和关闭。当空气从呼吸机设备流至患者时，引起呼气阀保持闭合，可以检测压力和/或流信号。当空气停止流动时，或当检测上游气流时，导致呼气阀打开，也可以检测压力和/或流动信号。双支路回路是类似的，除了它们具有返回连接到呼吸机的第二管道，在这种情况下呼气阀位于第二管道。单支路回路的优点在于其消除了存在于双支路设计中的增加的体积(bulk)、重量和生产成本的问题。然而，单支路呼吸机的一个缺点是呼吸机的交叉污染，因为患者呼出的气体可以在呼气期间返回到呼吸机系统的专用或不可任意处理的组件。
现在参照现有技术图1，在气动原理回路图(pneumatic schematic circuitdiagram)中示出了常规的单支路呼吸机回路10。气泵12经由同轴(in-line)气流回路20连接至加湿器16和患者接口18。患者接口18可以包括单支路患者柔性管和用于患者呼吸的患者接口。流量传感器22和压力传感器24位于气流回路20中，并且它们将测量值传达至控制气泵12的控制器14。如通过图表明的，该风机(blower)类单支路呼吸机中的设备暴露于来自患者呼出气体的污染。
目前，如例如在现有技术图2A中所示的，防止交叉污染的唯一推荐方法是在呼吸机出口处增加细菌过滤器42。如果医疗设备或患者没有使用细菌过滤器，则呼吸机组件的主体暴露于患者呼出的气体，随后易受污染。除潜在的交叉污染之外，对于使用细菌过滤器的情况，至少存在一些可能影响正常的呼吸机功能的情形。许多呼吸机系统包括集成的加湿器，尽管一些没有。佩戴呼吸机的患者通常需要加湿器(加热或非加热的)。通常，对于包括集成加湿器的呼吸机系统，细菌过滤器位于加湿器的下游(参见例如图2A)。然而，将细菌过滤器定位在集成的加湿器的下游的一个问题是气体中的水蒸汽经常导致呼吸机组件功能异常，负面影响正常的呼吸机功能。在未配备有集成加湿器的呼吸机系统的情况下，如利用外部加湿器16’的系统(参见例如图2B)，细菌过滤器42’可以位于外部加湿器16’的下游或上游。然而，甚至对于利用外部加湿器16’的系统，其中细菌过滤器42’可以位于呼吸机出口和加湿器入口之间，由于加湿气体导致的细菌过滤器42’被损坏的几率会保持较高，仍影响呼吸机的组件的正常运行。一些呼吸机(或主要是睡眠呼吸暂停疗法设备)被设计为在完全没有细菌过滤器的情况下使用(参见例如图1)。在这种情况下，呼吸机和它们的组件自然地易受污染。
因此，本领域需要的是可以更有效地利用细菌过滤器和加湿器同时使得对专用的(dedicated)呼吸机组件和设备的交叉污染的风险最小化的呼吸机系统。
发明内容
在一个实施方式中，用于防止流生成装置中的交叉污染的系统包括通过第一气流回路的同轴连接至加湿器、第一止逆阀和患者接口连接件(patient interfaceconnection)的气流发生器；电联接(电耦合，electrically coupled)至气流发生器的控制器；和沿着第二气流回路同轴连接至细菌过滤器的第二止逆阀，第二气流回路在加湿器的第一接合点上游和第一止逆阀的第二接合点下游之间连接至第一气流回路；其中，可移除套筒容纳细菌过滤器和第一止逆阀。在一个实施方式中，可移除套筒容纳第二接合点。在一个实施方式中，呼气阀电联接至控制器并在气流发生器的下游和加湿器的上游连接至气流回路。在一个实施方式中，壳体包括被配置为接受套筒插入的腔体。在一个实施方式中，插入包括滑动、螺旋或快速连接插入。在一个实施方式中，腔体被配置为允许移除套筒。在一个实施方式中，移除包括滑动、螺旋或快速断开移除。在一个实施方式中，壳体至少部分地限定第一气流回路和第二气流回路中的至少一个。在一个实施方式中，壳体包括用于将套筒固定在腔体内的锁定机构。在一个实施方式中，第一气流回路和第二气流回路的开口被配置为在插入时与套筒的开口接口连接。在一个实施方式中，第一止逆阀被配置为限制气体的上游流动。在一个实施方式中，第二止逆阀被配置为限制气体的下游流动。在一个实施方式中，流量传感器电联接至控制器并在气泵的下游和加湿器的上游连接至气流回路。在一个实施方式中，压力传感器电联接至控制器并在气泵的下游和加湿器的上游连接至第一气流回路。在一个实施方式中，气流发生器是风机和压力发生器中的一种。在一个实施方式中，呼气阀是音圈电机(voice coil actuator)、步进马达阀(stepper motor valve)、比例电磁阀和气动操纵气囊阀(pneumatically piloted balloon valve)中的一种。在一个实施方式中，套筒包括可高温灭菌的医学级材料。在一个实施方式中，第一气流回路和第二气流回路中的至少一种包括柔性塑料管。在一个实施方式中，第一气流回路和第二气流回路中的至少一种包括刚性管或歧管。
在一个实施方式中，用于提供流过流发生装置的气态流的方法包括将下游气态流提供至第一接合点的步骤，其中第一接合点具有包括吸气回路的第一分支(branch)和包括呼气回路的第二分支，其中，吸气回路包括与第一止逆阀同轴的加湿器，而呼气回路包括与细菌过滤器同轴的第二止逆阀，并且其中，吸气回路和呼气回路延伸至第一接合点的下游在第二接合点处并合并；防止气体在吸气阶段期间行进通过呼气回路的至少一部分；以及防止未过滤的气体在呼气阶段期间行进通过呼气回路的至少一部分。在一个实施方式中，将包括细菌过滤器的呼气回路的一部分和包括第一止逆阀的吸气回路容纳在可移除套筒中。在一个实施方式中，将第二接合点容纳在可移除套筒中。在一个实施方式中，将第二接合点连接到患者接口连接件。在一个实施方式中，方法包括在呼气阶段中在第一接合点的上游的点处排出空气中的上游气态流的步骤。在一个实施方式中，第一止逆阀和第二止逆阀中的至少一种是压力致动的止逆阀。在一个实施方式中，通过第一接合点上游的流量传感器和压力传感器中的一种检测呼气阶段。在一个实施方式中，气态流包括氧气和环境气体的共混物。
在一个实施方式中，用于防止流生成装置中的交叉污染的方法包括从流发生装置的腔体中移除已使用的套筒，套筒包括细菌过滤器和第一止逆阀，系统包括通过第一气流回路同轴连接至加湿器、第一止逆阀和患者接口连接件的气流发生器，在加湿器上游的第一接合点和第一止逆阀下游的第二接合点之间连接至第一气流回路的第二气流回路，和包括腔体的壳体，壳体被配置为当套筒充分插入到腔体中时使第一止逆阀与第一气流回路同轴连接，并且当套筒充分插入到腔体中时使细菌过滤器与第二气流回路同轴连接；以及将制备的套筒插入到腔体中。在一个实施方式中，方法包括在插入步骤之前将已使用的套筒(used cartridge)高温灭菌成为准备好的套筒(prepared cartridge)的步骤。在一个实施方式中，方法包括处置已使用的套筒以及提供准备好的套筒。在一个实施方式中，方法包括在移除已使用的套筒的步骤之前对第一患者进行第一治疗的步骤，其中，第一治疗利用辅助第一患者的呼吸的系统。在一个实施方式中，方法包括在对套筒高温灭菌的步骤之后对第二患者进行第二治疗的步骤，其中，第二治疗利用辅助第二患者的呼吸的系统。在一个实施方式中，方法包括测量气流发生器的下游和加湿器的上游的气流回路内的流量(flow)和压力中的至少一种；以及基于测量打开呼气阀的步骤。在一个实施方式中，方法包括在患者接口连接件和加湿器之间的点处限制气体的上游移动的步骤。在一个实施方式中，方法包括在细菌过滤器和患者接口连接件之间的点处限制气体的下游移动的步骤。在一个实施方式中，方法包括滑动移除已使用的套筒的步骤。在一个实施方式中，方法包括滑动插入经高温灭菌的套筒的步骤。在一个实施方式中，方法包括锁定腔体内的套筒的步骤。在一个实施方式中，方法包括在插入时接口连接(interfacing)气流回路的开口与套筒的开口的步骤。
在一个实施方式中，用于防止流生成装置中的交叉污染的系统包括通过气流回路同轴连接至加湿器、第一止逆阀和患者接口连接件的气流发生器；电联接至气流发生器的控制器；和在加湿器下游的第一点和加湿器上游的第二点之间连接至气流回路的接收套筒的腔体。在一个实施方式中，呼气阀电联接至控制器并在气流发生器的下游和加湿器的上游连接至气流回路。在一个实施方式中，接收套筒的腔体(the cartridge receivingcavity)被配置为滑动、螺旋或快速连接插入套筒。在一个实施方式中，接收套筒的腔体被配置为允许移除套筒。在一个实施方式中，壳体至少部分地限定气流回路。在一个实施方式中，壳体包括用于将套筒固定在腔体内的锁定机构。在一个实施方式中，气流回路的开口被配置为在插入时与套筒的开口接口连接(interface with)。在一个实施方式中，第一止逆阀被配置为限制气体的上游流动。在一个实施方式中，第二止逆阀被配置为限制气体的下游流动。在一个实施方式中，流量传感器电联接至控制器并在泵的下游和加湿器的上游连接至气流回路。在一个实施方式中，压力传感器电联接至控制器并在泵的下游和加湿器的上游连接至气流回路。在一个实施方式中，气流发生器是风机和压力发生器中的一种。在一个实施方式中，呼气阀是音圈电机、步进马达阀、比例电磁阀和气动操纵气囊阀中的一种。在一个实施方式中，气流回路包括柔性塑料管。在一个实施方式中，气流回路包括刚性管或歧管。
在一个实施方式中，用于流发生装置的套筒包括：包括第一止逆阀的吸气回路；和包括细菌过滤器的呼气回路；其中，吸气回路和呼气回路在第一止逆阀和细菌过滤器的下游的接合点处合并。在一个实施方式中，吸气回路连接到套筒的壳体中的第一开口。在一个实施方式中，呼气回路连接到套筒的壳体中的第二开口。在一个实施方式中，接合点连接到套筒的壳体中的第三开口。
附图说明
参照以下描述和附图，上述目的和特征以及其他目的和特征将变得显而易见，以下描述和附图以提供包括为提供本发明的理解和构成说明书的一部分，其中类似的数字代表类似的元件，并且其中：
图1是现有技术呼吸机系统的示意性气动回路。
图2A是具有集成加湿器的现有技术呼吸机系统的示意性气动回路，以及图2B是具有外部加湿器的现有技术呼吸机系统的示意性气动回路。
图3是根据一个实施方式的呼吸机系统的示意性气动回路。
图4A是根据一个实施方式的具有将呼气流引导至接合点的三通阀的呼吸机系统的示意性气动回路，以及图4B是根据一个实施方式的具有将呼气流引导至室内空气口的三通阀的呼吸机系统的示意性气动回路。
图5是根据一个实施方式的呼吸机系统的分解图。
图6A是根据一个实施方式的呼吸机系统和负载的套筒的装配组件的透视图，以及图6B是图6A的装配组件的透视图，其中某些组件被透明处理。
图7是根据一个实施方式的呼吸机系统的代替分解图。
图8是根据一个实施方式的提供流过单支路呼吸机系统的气流的方法的流程图。
图9是根据一个实施方式的防止单支路呼吸机系统中的交叉污染的方法的流程图。
具体实施方式
应理解将本发明的图和说明书简化为示出相关的元件以更清楚地了解本发明，而为了清楚，除去了在妨碍单支路呼吸机中的交叉污染的系统和方法中发现的许多其他元件。本领域中的普通技术人员应当明白其他元件和/或步骤在实施本发明中是期望的和/或需要的。不过，因为此类元件和步骤在本领域是众所周知的，并且因为它们不利于本发明的更好理解，此类元件和步骤的讨论未在本文提供。本公开针对的是本领域技术人员已知的已公开元件和方法的所有此类变更和更改。
除非另外限定，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同含义。虽然在实践中或本发明的测试中可以使用与本文描述的那些相似的或等价的任何方法和材料，但是描述了优选的方法和材料。
如本文使用的，以下术语中的每个具有其在本部分中相关联的含义。
本文中使用的术语“一个(a)”和“一种(an)”是指一种或超过一种(即，至少一种)术语的语法的宾语。举例说明，“一个元件”是指一个元件或多于一个元件。
当涉及可测量值如量、暂时持续时间等时，如在本文中使用的“约”是指与指定值相比包括±20％、±10％、±5％、±1％和±0.1％的变化，这种变化是适当的。
范围：在整个这个公开中，本发明的各方面可以以范围格式存在。应该理解的是以范围格式进行的描述仅仅是为了便利和简洁并且不应该解释为对本发明范围的硬性的限制。在适当时，范围的说明应认为具有具体公开的所有可能的子范围以及该范围内的单个数值。例如，，如从1至6的范围的描述应该认为已经特别地公开了子范围如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等，以及该范围内的单个数值例如，1、2、2.7、3、4、5、5.3、6。不论范围的宽度，这都适用。
现在详细地参照附图，其中贯穿若干图，类似的参考数字表示类似的部件或元件，在各种实施方式中，本文呈现了妨碍单支路呼吸机中的交叉污染的系统和方法。
如在图3的系统气动示例性回路中所示，根据一个实施方式的系统100包括同轴连接至加湿器116、第一止逆阀117和患者接口118的气流发生器112。这些组件通过第一气流回路120连接，其在某些实施方式中，可以由被系统壳体限定的开口或刚性管状结构、通过柔性管的连接件或两者的组合形成。在一个实施方式中，气流回路包括刚性管或歧管。在某些实施方式中，通过空腔或空隙替代加湿器。气流发生器112可以是本领域已知的类型，如风机、风扇或压力发生器。在某些实施方式中，止逆阀是弹性单通阀，如鸭嘴阀。止逆阀也可以是双通阀，其是通过控制器114电控制的或是气动操纵的双通阀。将第一止逆阀117配置为限制气体的上游流动。将第二止逆阀143配置为限制气体的下游流动。控制器114有线连接至泵，其在操作期间将驱动信号发送至泵。控制器114可以存储用于控制患者的呼吸模式的程序或历史数据。控制器114还可以基于系统中的程序软件和/或来自传感器的反馈计算系统内的气泵和阀门的驱动信号。套筒140容纳第一气流回路120的一部分、第一止逆阀117和细菌过滤器142。套筒140还容纳第二气流回路123的一部分。第二气流回路123连接与细菌过滤器同轴的第二止逆阀。将套筒140安装在位于加湿器116的上游的第一接合点126的下游，以及套筒140包括位于加湿器116的下游的第二接合点128，套筒进一步包括第一止逆阀117。在第一接合点126和第二接合点128之间延伸的包括第二止逆阀143和细菌过滤器142的第二气流回路123的分支在某些实施方式中可以称为呼气回路。在第一接合点126和第二接合点128之间包括加湿器116和第一止逆阀的第一气流回路的分支在某些实施方式中可以称为吸气回路。
接合点126和128可以是允许气体贯穿接合点处的连接的气体线路自由流动的开放的接合点。在某些实施方式中，接合点126、128中的一个或两者是在吸气和呼气期间可以经由控制器114电子控制、由压力梯度气动操纵或致动的三通阀。例如，参考图4A，在一个实施方式中，套筒240容纳三通阀250。其将来自加湿器216的流引导至PI(或三通阀和PI之间的接合点)，或将呼气流引导至第一接合点226。在另一个实施方式中，现在参照图4B，代替至接合点226的通气(图4A中示出)，三通阀反而通气至室内空气口226’。再参照图3，在某些实施方式中，如果在接合点126、128处使用三通阀，则可以移除多余的第一止逆阀和/或第二止逆阀117、143。如果第二接合点128使用三通阀，则可以可选地将其容纳在套筒140内。第二止逆阀143可以可选地被包括在套筒140内。在一个实施方式中，连接阀位于第二接合点128处。在某些实施方式中，当不期望气体传输至特定支路的时，将连接阀配置为限制或阻断气体进入到接合点处的该分支。例如，在一个实施方式中，位于第二接合点128处的连接阀在吸气阶段具有第一位置，阻断至细菌过滤器142的下游气流，而在呼气阶段具有第二位置，阻断至加湿器116的下游气流。类似地以及另外，连接阀可以位于接合点128，其在吸气阶段期间具有第一位置，阻断至细菌过滤器的上游气流，和在呼气期间的第二位置，阻断上游进入加湿器。在这种情况下，可以将连接阀容纳在套筒内。连接阀可以是柔性压力致动止逆阀或与用于接收控制信号的控制器114通信以对应于吸气和呼气而打开或关闭的致动阀。在某些实施方式中，患者接口118包括患者直接呼入的连接端口118’和柔性管、面罩和/或吹口。在某些实施方式中，患者接口包括面罩(例如鼻、全脸面罩、全面罩、枕垫或这些的组合)、吹口、气管内导管或气管造口管。根据某些实施方式，患者接口118可以或可以不具有有意的外泄(leakage)。仅作为示例性实施方式示出该图形中患者接口处的有意外泄。套筒140是包括与第二止逆阀143同轴连接的细菌过滤器142的可移除套筒。在某些实施方式中，套筒140是由能够承受高温灭菌的材料如医学级塑料构成的，是可高温灭菌的，或类似地承受一些类型的灭菌或高温灭菌的腔室。在某些实施方式中，构造套筒140用于作为可处理组件单次或有限次使用。如在图3中的回路所示，通过防止可能返回污染呼吸机组件的主体如气流发生器112的未过滤的空气的返回，套筒140的位置防止患者之间经由细菌过滤器的交叉污染。在使用连接阀的某些实施方式中，防止患者呼出的气体返回至呼吸机的主体(例如接合点126和上游)，并可以可选地排放到环境气体中。套筒140的位置还使得在患者之间简单替换。
在一个实施方式中，系统100包括有线连接至控制器114和在气流发生器112的下游和加湿器116的上游连接到气流回路120的呼气阀130。在某些实施方式中，呼气阀130可以是音圈电机、步进马达阀、比例电磁阀或气动操纵气囊阀中的一种。呼气阀130从控制器114接收信号来打开或关闭，并且也可以接收指令用于部分打开。在某些实施方式中，呼气阀130位于第一接合点126处、第一接合点126和第二止逆阀143之间、或第二止逆阀143和细菌过滤器142之间。在某些实施方式中，当呼气阀130位于呼气回路123时，除去第一接合点126。用于被动呼气的第二呼气阀或外泄口可以位于第一接合点126处、第一接合点126和第二止逆阀143之间、或第二止逆阀143和细菌过滤器142之间。可以作为单组件实现细菌过滤器142、第二止逆阀143、呼气阀130和呼气外泄口中的一些或全部。一个或多个流量传感器122和压力传感器124可以存在于气流回路120内。在一个实施方式中，流量传感器122有线连接至控制器114并连接至泵112的下游和加湿器116的上游的气流回路120。对于沿着呼气回路放置呼气阀130的实施方式(例如当呼气阀130在第二止逆阀143和细菌过滤器142之间时，在呼气阀130之后)，沿着呼气回路123放置流量传感器。在一个实施方式中，压力传感器124有线连接至控制器114并在泵112的下游和加湿器116的上游连接至气流回路120。流量和压力传感器可以接收表示和度量事件如泵气流、呼气气流、泵压力、呼气压力等的测量值。基于开始给予至患者的期望治疗，控制器114可以使用这些测量值来相应地控制气流和呼气水平。
现在参照图5-图7的图，根据一个实施方式的系统100具有壳体150，其包括被配置为用于接收套筒140的插入的腔体152。在某些实施方式中，套筒140和腔体的几何形状是立方体的，使得容易适应套筒在腔体内的滑动插入、移除和入位(seating)。在某些实施方式中，套筒140的几何形状采取螺旋或快速连接机制或本领域已知的其他机制。如本领域普通技术人员将了解的，套筒和腔体的几何形状可以是允许套筒在腔体内的插入、移除和入位用于与气体线路恰当对齐的任何几何形状。还可以利用锁定机构160如铰接盖来将套筒140固定在腔体152内。可以利用本领域已知的其他固定机制，如卡扣配合固定(snap-fitsecurement)。在某些实施方式中，将系统配置为确保套筒恰当地插入，使得细菌过滤器142与止逆阀143恰当地同轴。例如，这可以通过仅允许单向(one-way)插入的套筒140和腔体152几何形状而实现。可替代地，金属接触对可以包括位于套筒140上的一个金属接触部和位于腔体152内的第二金属接触部，使得它们仅在当将套筒140恰当地插入到腔体152内时接触。可以使用其他材料如塑料的配对的接触部，如本领域普通技术人员将理解的。在某些实施方式中，当检测到不恰当的套筒插入时，系统不会开始，或会发送错误信号。
刚性的组件壳体可以至少部分地限定气流回路120(具体参照图5所示)。如已经显而易见地，壳体结构可以是用于组装的支管型结构，或可替换地可以将其模制或成型为单个结构。气流回路还可以包括柔性导管(conduit)，如塑料管(tubing)，用于连接气体回路的组件。将气流回路120的开口配置为在将套筒140插入到腔体152中时与套筒140的开口121接口连接，使得气体可以流过细菌过滤器和止逆阀，细菌过滤器和止逆阀容纳在套筒140内。端口可用于将系统连接至空气供应和患者管。根据一个实施方式，将端口170提供在套筒上用于连接(例如118’)至患者接口管。包括旋钮172作为用于用户接口设置的编码器的一部分。还可以包括一个或多个突起用于与固定机构接口连接，如用于与医疗推车固定。
在一个实施方式中，用于流生成系统或装置的套筒包括具有第一止逆阀的吸气回路和具有细菌过滤器的呼气回路。吸气回路和呼气回路在第一止逆阀和细菌过滤器的下游的接合点处合并。可以将套筒封装和预装载在流生成系统内，单独封装或作为单次使用的可任意处理的套筒整批封装。套筒可以能经受高温灭菌作用用于在不同患者之间多次使用，或如上所述，可以是单次使用可任意处理的套筒。在一个实施方式中，吸气回路连接到套筒的壳体中的第一开口。在一个实施方式中，呼气回路连接到套筒的壳体中的第二开口。在一个实施方式中，接合点连接到套筒的壳体中的第三开口。
通过将可能被污染的患者呼出的未过滤的空气与呼吸机的主体分离，可以防止患者之间的交叉污染，甚至是在呼吸机出口处不使用细菌过滤器的情况下。细菌过滤器和气体回路构造仅允许经过滤的空气返回至专用的组件如气泵，并保持未过滤的或可能污染的空气朝向(forward)这些组件或在这些组件的下游。这种交叉污染预防机制可以以套筒的形式实现，并且可以采取若干不同的构造。除了套筒之外，在主要组件如气流发生器下游采用呼气阀可以增强呼吸机功能，特别是在通过将呼气的空气排出到房间期间。然而，应当注意这种交叉污染预防机制应该在没有呼气阀的情况下工作。根据本发明的实施方式的套筒可以是可任意处理的或可高温灭菌的。
在一个实施方式中，如图8所示，示出了提供流过单支路呼吸机的气态流的方法200。将下游气态流提供至第一接合点202。第一接合点具有包括吸气回路的第一分支和包括呼气回路的第二分支。吸气回路包括与第一止逆阀同轴的加湿器。呼气回路具有与细菌过滤器同轴的第二止逆阀。吸气回路和呼气回路延伸至第一接合点的下游并在第二接合点处合并。在吸气阶段期间防止气体行进通过呼气回路的至少一部分204，以及在呼气阶段期间防止未过滤的和可能污染的气体上游行进通过呼气回路的至少一部分206。这是因为防止未过滤的和可能污染的空气通过第一止逆阀或细菌过滤器。然而已过滤的和未污染的空气可以穿过细菌过滤器。在呼气阶段，从第一接合点的上游排出空气的上游气态流208。在一个实施方式中，呼气回路的一部分、细菌过滤器、吸气回路的一部分和第一止逆阀都容纳在可移除的套筒中。在一个实施方式中，将第二接合点连接到患者接口。贯穿本文所描述的实施方式，PI 118可以是或包括面罩。在某些实施方式中，面罩118可以是可任意处理的组件以及可以具有例如6英尺或更少、2米、3米或更多的连接至呼吸机的可任意处理的管。内径可以是例如10mm或更小、15mm、19mm、22mm或更大。在某些实施方式中，这些可任意处理的组件也可以是高温灭菌的和重新使用的。在患者和/或治疗之间可以每次更换面罩及其管。在一个实施方式中，第一止逆阀和第二止逆阀中的至少一种是压力致动的止逆阀。在一个实施方式中，通过第一接合点上游的流量传感器和压力传感器中的一种检测呼气阶段。在一个实施方式中，气态流包括氧气和环境气体的共混物。
在一个实施方式中，如图9所示，描述了防止单支路呼吸机中的交叉污染的方法300。首先，对第一患者使用系统302，致使套筒是经使用的或非无菌的。然后从呼吸机系统的腔体中移除已使用的套筒304。与上述的实施方式类似，套筒包括细菌过滤器，以及系统包括通过气流回路与加湿器、第一止逆阀和患者接口同轴连接的气流发生器。壳体具有接受套筒插入的腔体。当将套筒完全插入到腔体中时，将套筒连接到加湿器下游的第一点和加湿器上游的第二点之间的气流回路。然后用准备好的套筒替换移除已使用的套筒306，其在某些实施方式中可以是从原包装拆出的新套筒或已经清洁的、治疗、杀菌或消毒的之前已使用的套筒。在一个实施方式中，在机器如高温灭菌腔室中高温灭菌已使用的套筒。一旦高温灭菌，认为准备了无菌套筒并将其插入回到呼吸机系统的腔体中。在一个实施方式中，将已使用的套筒处理弃掉并用准备好的套筒替换，该套筒是新的套筒。通过插入到系统中的准备好的套筒，呼吸机系统随时可供第二患者使用308，并且交叉污染的风险被最小化。在一个实施方式中，测量气流发生器的下游和加湿器的上游的气流回路内的流量和压力中的至少一种；以及基于测量打开呼气阀。在一个实施方式中，在患者接口和加湿器之间的点处限制气体的上游移动。在一个实施方式中，在细菌过滤器和患者接口之间的点处限制气体的下游移动。在一个实施方式中，已使用的套筒是扭转、解开或滑动可移除的。在一个实施方式中，高温灭菌的套筒是扭转、解开或滑动可插入的。可以通过本领域已知的螺杆、快速连接或其他类型的连接件固定套筒。在一个实施方式中，将套筒锁定在腔体内。在一个实施方式中，气流回路的开口在插入时与套筒的开口接口连接。
因此，本文引用的公开的每一个专利、专利申请和出版物通过引用将其整体结合于此。虽然参考具体实施方式已经公开了本发明，显然的是本领域技术人员也可以设计本发明的其他实施方式和变化形式，只要不脱离本发明的真正精髓和范围即可。

Claims (33)

1.一种防止流发生装置中的交叉污染的系统，包括：
通过第一气流回路同轴连接至加湿器、第一止逆阀和患者接口连接件的气流发生器；
电联接至所述气流发生器的控制器；
沿着第二气流回路同轴连接至细菌过滤器的第二止逆阀，所述第二气流回路在所述加湿器的上游的第一接合点和所述第一止逆阀的下游的第二接合点之间连接至所述第一气流回路；
容纳所述细菌过滤器和所述第一止逆阀的可移除套筒；和
包括腔体的壳体，配置所述壳体使得当所述套筒完全插入所述腔体时，所述第一止逆阀与所述第一气流回路同轴连接，并且所述细菌过滤器与所述第二气流回路同轴连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移除套筒容纳所述第二接合点。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
电联接至所述控制器并在所述气流发生器的下游和所述加湿器的上游连接至所述第一气流回路的呼气阀。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述腔体内插入所述套筒包括滑动、螺旋或快速连接插入中的一种。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，从所述腔体移除所述套筒包括滑动、螺旋或快速断开移除。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体至少部分地含有所述第一气流回路和第二气流回路中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体包括用于将所述套筒固定在所述腔体内的锁定机构。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一气流回路和第二气流回路的开口被配置为在插入时与所述套筒的开口接口连接。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一止逆阀被配置为限制气体的上游流动。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二止逆阀被配置为限制气体的下游流动。
11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
电联接至所述控制器并在泵的下游和所述加湿器的上游连接至所述第一气流回路的流量传感器。
12.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
电联接至所述控制器并在泵的下游和所述加湿器的上游连接至所述第一气流回路的压力传感器。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气流发生器是风机和压力发生器中的一种。
14.根据权利要求3所述的系统，其中，所述呼气阀是音圈电机、步进马达阀、比例电磁阀和气动操纵气囊阀中的一种。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述套筒包括可高温灭菌的医学级材料。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一气流回路和第二气流回路中的至少一种包括柔性塑料管。
17.一种通过流发生装置提供气流的方法，包括：
向第一接合点提供下游气态流，其中，所述第一接合点具有包括吸气回路的第一分支和包括呼气回路的第二分支，其中，所述吸气回路包括与第一止逆阀同轴的加湿器，其中，所述呼气回路包括与细菌过滤器同轴的第二止逆阀，并且其中，所述吸气回路和所述呼气回路延伸至所述第一接合点的下游并在第二接合点处合并；
防止气体在吸气阶段期间行进通过所述呼气回路的至少一部分；以及
防止未过滤的气体在呼气阶段期间行进通过所述呼气回路的至少一部分；
其中，将包括所述细菌过滤器的所述呼气回路的一部分和包括所述第一止逆阀的吸气回路容纳在可移除的套筒中，使得当插入所述装置的腔体中时，所述第一止逆阀与所述吸气回路同轴连接，并且所述细菌过滤器与所述呼气回路同轴连接。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述第二接合点容纳在所述可移除的套筒中。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二接合点连接至患者接口连接件。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
在呼气阶段期间在所述第一接合点的上游的点处排出空气的上游气态流。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一止逆阀和第二止逆阀中的至少一个是压力致动的止逆阀。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，通过所述第一接合点的上游的流量传感器和压力传感器中的一个检测所述呼气阶段。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述气态流包括纯氧气和环境气体的共混物。
24.一种防止流发生装置中的交叉污染的方法，包括：
从流发生装置中的腔体中移除已使用的套筒，所述套筒包括细菌过滤器和第一止逆阀，所述装置包括：
通过第一气流回路同轴连接至加湿器、所述第一止逆阀和患者接口连接件的气流发生器；
在所述加湿器上游的第一接合点和所述第一止逆阀下游的第二接合点之间连接至所述第一气流回路的第二气流回路，和
包括所述腔体的壳体，所述壳体被配置为当所述套筒充分插入到所述腔体中时使所述第一止逆阀与所述第一气流回路同轴连接以及当所述套筒充分插入到所述腔体中时所述细菌过滤器与第二气流回路同轴连接；以及
将准备好的套筒插入到所述腔体中。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
在插入步骤之前高温灭菌已使用的套筒以产生准备好的套筒。
26.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
处置所述已使用的套筒和提供所述准备好的套筒。
27.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
测量所述气流发生器的下游和所述加湿器的上游的所述第一气流回路内的流量和压力中的至少一种；以及
基于所述测量打开呼气阀。
28.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
限制在所述患者接口连接件和所述加湿器之间的点处的气体的上游移动。
29.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
限制在所述细菌过滤器和所述患者接口连接件之间的点处的气体的下游移动。
30.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
扭转、解开或滑动移除所述已使用的套筒。
31.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
扭转、卡住或滑动插入所述准备好的套筒。
32.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
将所述套筒锁定在所述腔体内。
33.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
在插入时使所述第一气流回路和第二气流回路的开口与所述套筒的开口接口连接。
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